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나노결정성 TiO2 태양전지의 전자현상-전달, 재결합과 광전지적 특성(Electrons in nanostructured TiO2 solar cells: transport, recombination and photovoltaic properties)
- 전문가 제언
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□ 그렛첼 전지는 실리콘 반도체 태양광 전지에 비하면 아직까지는 발광효율이 떨어지지만 전지의 생산가격이 상대적으로 크게 저렴하기 때문에 비상한 관심을 모으고 있다. 지난 10여 년간 많은 발전에 의해 현재는 태양광 전지의 발전효율이 10%에 달하고 있으며 앞으로 더욱 발전할 가능성을 보이고 있다.
□ 그렛첼 전지의 높은 발전효율은 나노입자 TiO2 결정으로 만들어진 필름이 높은 전하 이동성을 가지므로 광에너지로 여기되어 전자와 떨어져 있던 정공이 재결합을 하기 전에, 전자가 반대 전극 쪽으로 전달되기 때문이라고 믿고 있었다. 따라서 전하 이동도가 높은 TiO2 나노입자 필름을 만드는데 많은 노력이 경주되었다.
□ 최근에 알려진 발전효율의 향상은 전자가 정공과 재결합을 하기 전에 반대 전극으로 이동시키면 얻어진다는 개념은 같지만 전자의 이동은 전자통로가 되는 물질의 전하이동도 보다는 전하가 확산하는 속도에 의해 결정된다는 증거를 얻었다. 따라서 확산계수를 높이려는 노력이 뒤따랐고 TiO2 나노입자의 크기와 모양 그리고 필름의 형태에 대한 많은 자료가 수집되고 있다. 또한 나노입자 필름에 생기는 공간에 전해질을 투입하여 정공의 이동 통로를 형성 하였다.
□ 발전효율을 현재 기술보다 향상시키기 위해 가장 중점적으로 개선해야 할 것은 닫힘 회로의 전류 세기를 높이는 것이다. 나노입자 형태 외에도 입자표면에 입히는 광흡수 염료의 성능에 따라 발전효율이 크게 달라진다. 또한 사용하는 전해질도 더 많은 개선이 있어야 한다. 전하의 이동도와 재결합과의 관계를 최적화하기 위해 광흡수 염료의 두께에 대한 자료도 준비되어야 한다.
□ 지금까지 발표된 논문 중에는 광흡수 염료의 특성에 대한 연구가 미흡하다. 빛을 흡수하여 결합 전자가 여기되었다가 재결합이 이루어지기까지의 여기 수명이 광발전 효율에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 즉 여기 상태의 수명은 염료의 고유 값이며 길면 길수록 재결합이 일어나기 전에 전자가 전류로 활용될 확률은 커질 것이다.
- 저자
- Frank, AJ; Kopidakis, N; van de Lagemaat, J
- 자료유형
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 화학·화공
- 연도
- 2004
- 권(호)
- 248(13-14)
- 잡지명
- Coordination Chemistry Reviews
- 과학기술
표준분류 - 화학·화공
- 페이지
- 1165~1179
- 분석자
- 김*엽
- 분석물
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